反向emf法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的精確控制

1、反向反向EMF法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的精確控制法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的精確控制上網(wǎng)日期:2001年09月01日有[2]名讀者發(fā)表評(píng)論申請(qǐng)免費(fèi)雜志訂閱收藏打印版歡迎您!來(lái)自Baidu的用戶.請(qǐng)點(diǎn)擊了解更多“EMF控制控制”資訊關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：EMF電磁力Kalmanfilter卡爾曼濾波器步進(jìn)電機(jī)在對(duì)電機(jī)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理過(guò)程中，可以通過(guò)多種方法實(shí)現(xiàn)位置控制。本文首先從最常用的步進(jìn)電機(jī)方案入手，然后再介紹如何用更常用、性能更優(yōu)的反向EMF法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的精

2、確控制，該方法利用了電機(jī)本身?yè)Q向周期的相關(guān)信息。DonMgan高級(jí)工程師高級(jí)工程師Ultrastereo實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室Email:dgm@實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器控制的最簡(jiǎn)單易行的方法可能就是使用步進(jìn)電機(jī)。該方法占用的系統(tǒng)資源很少，可以作為DSP系統(tǒng)的一個(gè)附屬驅(qū)動(dòng)器。步進(jìn)電機(jī)是多相電機(jī)，只需對(duì)其運(yùn)動(dòng)做少量記錄，并結(jié)合系統(tǒng)機(jī)械和電的限制條件就可得到轉(zhuǎn)子位置。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由兩個(gè)帶齒的磁極組成。在磁極之間，有磁場(chǎng)方向沿轉(zhuǎn)子軸向的永久磁體。這樣，

3、轉(zhuǎn)子的一端是北極，而另一端是南極。齒分布在南極端和北極端，盡管彼此相鄰但不在同一條線上。電機(jī)的定子是一個(gè)帶四個(gè)齒的軸套，其長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)子相同。線圈繞在定子的齒上，并成對(duì)地連接在一起(圖1)。由于繞組中電流的方向決定了定子受力的方向，通過(guò)控制繞組中電流的方向，可以預(yù)先定位轉(zhuǎn)子和定子的相對(duì)位置。對(duì)于給定的轉(zhuǎn)子磁通量，E和N的符號(hào)相同，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向決定了反向EMF的符號(hào)。當(dāng)磁通量最大時(shí)，E也最大，這個(gè)最大值對(duì)應(yīng)著轉(zhuǎn)子由北極轉(zhuǎn)向南極的時(shí)刻。這

4、意味著當(dāng)轉(zhuǎn)子磁通量與相位垂直時(shí)，反向EMF最大。有用電功率(機(jī)械功率)為：Pe=EI其中E表示反向EMF，I表示電機(jī)電流。力矩為：C=kFI其中I表示電機(jī)電流，F(xiàn)表示磁通量，k是比例常數(shù)。電機(jī)功率為：Pm=CW上式中W表示轉(zhuǎn)子角速度。根據(jù)以上公式可以選擇最適合的電機(jī)。利用反向EMF進(jìn)行無(wú)傳感器的控制當(dāng)電機(jī)達(dá)到足夠的轉(zhuǎn)速時(shí)，可以使用反向EMF對(duì)電機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。用六步法就可使電機(jī)達(dá)到足夠的速度，但是六步法效率較低，所以一般不單獨(dú)用該方法實(shí)

5、現(xiàn)電機(jī)控制。在圖3中可以看到用于控制三相電機(jī)繞組電流的幾對(duì)開(kāi)關(guān)。由于不能同時(shí)開(kāi)啟同組的頂部和底部的開(kāi)關(guān)，所以電流在電機(jī)中的實(shí)際流動(dòng)方向只有六種組合，其中任一電流組合都可以使轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)到與電極方向一致。轉(zhuǎn)子可以在六步內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的控制周期。在反向EMF法應(yīng)用中，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)反向EMF值小到難以測(cè)量。使反向EMF足夠大的時(shí)間與電機(jī)和檢測(cè)電路有關(guān)。在無(wú)激勵(lì)相的每一步進(jìn)中，反向EMF檢測(cè)讀取反向EMF過(guò)零時(shí)刻的狀態(tài)，如圖3所示。為了使電機(jī)效率

6、最大，當(dāng)繞組中電流與該繞組中的反向EMF同相時(shí)，要進(jìn)行換向。當(dāng)反向EMF過(guò)零點(diǎn)時(shí)，要經(jīng)過(guò)一段時(shí)延才換向。當(dāng)繞組退磁后，控制周期重新開(kāi)始。下列三個(gè)事件要依次發(fā)生：1.首先探測(cè)到反向EMF過(guò)零點(diǎn)。在這一點(diǎn)，處理器計(jì)算出延時(shí)，延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度隨轉(zhuǎn)速的變化而改變。隨著電機(jī)速度的增加，過(guò)零發(fā)生的時(shí)間越來(lái)越短，必須縮短過(guò)零和換向之間的延時(shí)。這一延時(shí)根據(jù)步進(jìn)速度和電機(jī)的延時(shí)系數(shù)計(jì)算。2.延時(shí)后，電機(jī)進(jìn)行下一輪換向。3.等待繞組退磁，繞組退磁后，立即重新起